наука — производству
И.Н. СТРИЖОВ
РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина
В учебниках по разработке нефтяных месторождений утверждается, что наибольшая нефтеотдача достигается при заводнении. Однако заводнение эффективно только в том случае, когда оно осуществляется в пластах с относительно однородным высокопроницаемым коллектором или при гравитационно-стабилизированном режиме вытеснения нефти в залежах, имеющих большую высоту. С ростом неоднородности пластов и доли малопроницаемых коллекторов в объеме залежей эффективность заводнения снижается. Для того, чтобы более достоверно моделировать процесс вытеснения нефти из пластов, в которых большая часть нефтенасыщен-ного объема представлена породами
малопродуктивного коллектора необходимо максимально точно отображать строение продуктивного пласта, чтобы при адаптации гидродинамических моделей можно было использовать более простые и естественные способы. Так, например, для малопродуктивных неоднородных пластов мы [2] предлагаем новые способы учета реального механизма вытеснения нефти. Основные результаты этой работы были доложены на конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» в январе 2003 г., поэтому здесь я не буду подробно останавливаться на этих подходах, а только отмечу, что они касаются режима растворенного газа,
ния неоднородности коллектора и совершенно не разработаны методы адаптации этого способа воздействия на пласт. Из-за отсутствия способов адаптации расчетной модели к реальному пласту ошибка в прогнозных показателях может достигать 100% и более.
Другим примером может быть моделирование достаточно широко применяемых технологий тампонирования с использованием малообъемных оторочек растворов полимеров, гелеобразующих составов (ГОС), вяз-коупругих систем (ВУС), полимерди-сперсных систем (ПДС) и т.п. Для прогноза эффективности подобных технологий необходимо очень подробное воспроизведение в компьютерной модели распределения про-
с низкой проницаемостью, необходимо развивать методы исследования строения продуктивных пластов. [1].
Геологи и геофизики ориентированы в своих исследованиях на повышение точности подсчета запасов. Они совершенствуют способы определения нефтенасыщенного объема пород, пористости и нефтенасыщен-ности коллектора. Предложений новых методов изучения распределения проницаемости в стволе скважины крайне мало. Все специалисты знают, что на механизм вытеснения нефти большое влияние оказывают трещины, но практически нет работ, направленных на изучение параметров трещин. Для расчета процесса вытеснения нефти водой из высокопродуктивных относительно однородных коллекторов эти проблемы не имеют большого значения. Все показатели можно подкорректировать, используя модифицированные фазовые проницаемости. Наоборот, при наличии очень неоднородного
обычного заводнения и упругого режима.
В области обычного заводнения накоплен большой опыт, который можно использовать при адаптации. В связи с разрушением научного потенциала в России опыт заводнения изучается плохо, но он есть. Хуже обстоит дело с технологиями, которые исследованы слабо и опыт применения которых слишком мал. Если моделирование сложных технологий осуществляется с использованием приближенных моделей, то можно получить любой результат. Многие технологии требуют более подробных и тонких гидродинамических моделей. Например, это относится к во-догазовому воздействию, где закачиваемая вода в большинстве случаев является тампонирующим составом. Проблемы моделирования такой технологии начинаются с призабойных зон нагнетательных и добывающих скважин. Особые требования предъявляются к достоверности отображе-
ницаемости. Подготовка исходных данных требует проведения достаточно продолжительных и дорогостоящих лабораторных исследований. Однако технологий тампонирования много, а лабораторных экспериментов очень мало. Работы в этом направлении основываются на результатах практического опыта, но без моделирования процесса этот опыт нельзя использовать для адаптации и последующего исследования эффективности технологии.
Для одной из технологий (закачка растворов ОЭЦ) мы прошли по пути комплексного исследования [3].
В ходе исследований выяснилось, что раствор ОЭЦ является ПДС. Эта система в лабораторных экспериментах кольматировала даже проппант. В реальном пласте кольматация не наблюдалась, и приемистость скважин после внедрения технологии удавалось увеличить. Сопоставив все имевшиеся у нас данные, а также результаты лабораторных исследова-
28
7-8/ 2003
наука — производству
нии и компьютерного моделирования, мы пришли к выводу, что единственным непротиворечивым объяснением реального эффекта является изменение направлении фильтрационных потоков за счет тампонирования трещин. Сегодня нет программ, которые в явном виде позволяют моделировать трещины, а при наличии такого пакета мы не имели бы исходных данных для его использования.
При создании проектных документов моделировать внедрение большого числа технологии невозможно даже при наличии самых совершенных пакетов программ, сочетающихся в ближаИшеИ перспективе с очень высокопроизводительной вычислительной техникоИ. Очень часто приходится сталкиваться с мнением о том, что при наличии программ расчета различных технологии (полимерное заводнение, закачка газа, во-догазовое воздействие и т.д.) проектировщик со среднеИ квалификацией может вести расчеты показателей разработки. Все наоборот: чем современнее пакет программ, тем большая квалификация требуется для его использования. Грамотный расчет показателей разработки с использованием компьютерного моделирования предполагает, что проектировщик хорошо знает механизм процесса вытеснения нефти, владеет методами подготовки исходных данных и способен их ранжировать по значимости, знаком с опытом промыслового испытания конкретной технологии и обладает навыками адаптации компьютерной модели к реальным условиям. Если не рассматривать обычное заводнение, то для других технологий воздействия на пласт в нашей стране найдется всего несколько человек, которые способны справиться с подобной задачей.
Сегодня проектированием разработки месторождений в России занимаются относительно небольшие коллективы специалистов, имеющие опыт только в проектировании заводнения и некоторых других технологий. Весь спектр технологий сегодня не может охватить ни один коллектив. Выход из этой ситуации может быть найден в использовании метода экспертных оценок. Однако в основе экспертных систем должен быть выбор технологий для конкретного объекта, но никак не оценка области эффективного использования технологий. Последнее направление бесперспективно, поскольку изменение значения только одного параметра может приводить к резкой перемене экспертных оценок.
В арсенале у нефтяников есть давно известный, но забытый в России подход — опытно-промышленные работы, в ходе которых можно получить данные для адаптации методики расчета показателей разработки нефтяной залежи, с использованием малоизученного технологического процесса. Промысловые испытания технологии — мероприятие затратное, а иногда очень дорогое. Можно для сравнения технологий использовать давно испытанный подход, при котором выбираются два — три типичных элемента системы расстановки скважин и только для этих типичных элементов ведутся расчеты показателей вытеснения нефти с использованием соответствующего пакета программ. По результатам такого математического эксперимента выбирается технология и осуществляется расчет показателей в целом для объекта разработки.
Нефтяники уже давно живут в ожидании появления супертехнологии, способной в большинстве случаев повышать нефтеотдачу. Надежды возлагались на ПАВ, полимеры, двуокись углерода, растворители, водо-газовое воздействие, виброволновые методы, внутри пластовое горение и т.д. Сегодня перспективы увеличения нефтеотдачи связывают с гидроразрывом пластов (ГРП) и применением горизонтальных скважин (ГС), но необходимо признать, что универсальных подходов нет и не будет. Для каждой залежи необходимо выбрать вариант, соответствующий конкретному геологическому строению залежи нефти и ее параметрам. Подобный выбор можно называть инженерным искусством. Легко можно показать, что для ряда залежей режим растворенного газа и его сочетание с другими способами воздействия на пласт будет эффективнее заводнения, а применение растворителей, позволяющих увеличить коэффициент вытеснения до 100%, может иметь негативные последствия.
На внедрение технологий может очень сильно повлиять история разработки месторождения. Применение заводнения на малопродуктивных залежах с неоднородным коллектором приводит к заводнению только тех частей пласта, где способна фильтроваться вода, т.е. относительно высокопроницаемых зон. При малом относительном объеме этих зон добывающие скважины быстро обводняются. Обводненность быстро нарастает, а фазовая проницаемость для нефти в высокопроницаемых зонах становится близкой к нулю. В ре-
зультате продуктивность добывающих скважин по нефти становится очень низкой и существенно ее увеличить невозможно. Разработка месторождения становится нерентабельной при низкой нефтеотдаче.
Мы имеем дело с природными объектами — залежами нефти и газа, но еще никому не удавалось безнаказанно насиловать природу. Мы можем только учитывать характеристики природных объектов. Если эти характеристики оказываются скромными, то интенсификация дебитов скважин за счет внедрения ГС или ГРП может сделать бурение скважин рентабельным или сократить число бурящихся скважин, но увеличить нефтеотдачу в большинстве случаев будет невозможно. Только при определенном и достаточно редком сочетании параметров конкретного объекта разработки с использованием ГС и ГРП будет реально расти нефтеотдача.
Именно потому, что ГС и ГРП являются методами интенсификации притока, эти технологии будут популярны у владельцев лицензий на разработку залежей углеводородов, а методы повышения нефтеотдачи в большинстве случаев требуют снижения темпов выработки запасов.
Сейчас нецелесообразно пользоваться терминологией «новые методы увеличени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.